新工科视域下机械专业教育教学刍议

李建沛，李泽，张 骞，牛国晓，吉 祥

(1.山东工程职业技术大学国防教育学院，济南 250200；2.山东伯仲真空科技股份有限公司，山东 淄博255090；3.洛阳师范学院数学科学学院，河南 洛阳471934)

教育兴，则科技兴；科技兴，则国家兴。当前，世界正处在新一轮科技产业革命浪潮中，各国综合国力竞争也愈发激烈。为进一步提升国家发展质量，我国先后提出了“互联网+”“中国制造2025”“一带一路”等重大发展战略。在此背景下，我国对高素质、高技能的工科专业人才需求更加强烈。所以高校要积极主动地优化专业学科建设，探索新工科视域下的人才培养制度，完善并创新实践教学模式，这既是应有之举，也是当务之急[1]。

机械专业是我国最早设立的工科专业之一，为国家建设提供了大量高技能人才。随着科技不断发展，机械专业已从单一学科逐渐走向多学科交融发展，培养的是既熟练掌握专业知识又拥有工程管理才能的复合型人才，但也存在一些问题。因此，本研究从新工科背景下机械专业建设现状出发，针对专业发展困境，在教学理念、实践教学、校企合作、师资建设等方面提出改革建议。

1 机械专业建设现状

改革开放以来，我国经济发展进入快车道，各行各业都展现出蓬勃的生命力。2013 年习近平总书记在中央经济工作会议上首次提出“经济新常态”，我国经济经过几十年发展已迈入世界前列，特别是近年来继续深化第二产业改革成效尤为突出。以制造业为代表的第二产业正朝着绿色、清洁、高效的方向发展，新型制造业以及绿色企业的出现对传统制造业产生了颠覆性影响，传统的应用型工科人才培养模式已不再适应新兴产业需求。

为满足社会对人才需求的转变，我国自2015年对高等工程教育开展全面革新；2016 年正式加入《华盛顿协议》成为会员国，既积极吸取国外先进工程教育理念，又结合国内发展特色形成体现中国社会需求的人才培养体系；2017 年由教育部牵头先后形成了“复旦共识”“天大行动”“北京指南”三大会议精神，自此以服务国家重大发展战略，满足新兴产业需求的教育改革“新工科”建设正式拉开帷幕[2]。新工科建设是国家立足当前经济社会发展现状提出的一种工程教育新模式，它的“新”除了增设新兴专业外，更重要的是对传统工科专业进行教学理论和实践改革的优化。机械专业是传统工科的代表，其教育的发展在一定程度上代表了国家工业水平的高低。但受多方因素影响，我国机械专业教育的发展在世界上处于中等水平，与西欧等发达国家还存在较大差距。这些差距集中体现在专业知识陈旧、实践教育欠缺、创新教育不够深入等方面。以实践教学为例，大部分高校还集中在传统制造技能培训上，如车、铣、铇、磨、钻等基本技能操作。然而，现代企业已很少单纯使用这些机器。特别是随着集成化以及互联网技术的加入，智能工厂建设突飞猛进，导致人才培养与产业发展出现脱节现象。学生所学知识过于落后单薄，进入企业后还需学习现有生产技术，以致工作适应性差、企业满意度较低。这也在一定程度上反映了高校教育模式转化效率较低，教育资源使用不够合理。当前机械专业应用人才培养的最大问题就是“应用变无用”。因此，在时代发展的大背景下，人才培养不能再走老路子，要在新工科视域下探索机械专业人才培养新模式，这对改变我国应用型人才面临的现实问题以及破解人才培养与产业发展“两张皮”难题具有十分重要的现实意义。

2 机械专业发展问题分析

2.1 教学理念落后，实践教学体系不完善

地方院校在我国高校中占据80%左右，它们大部分都选择转型为综合性大学，学科门类齐全、专业种类较多，这就不可避免地造成“大而不强”的育人现象[3]。对机械专业来说，很多高校注重理论教学，实践课占比很少甚至没有。即使开设如数控加工、金工实训等实践课程，其教学还是以教师讲授和演示为主，“以学生为中心”的教学理念未真正落实。同时，实践课程设置不合理，忽略过程而以总结性考核为主，学生很难在短时间内掌握专业操作知识。地方院校特色在“地方”，各校拥有的资源、学生、师资都不尽相同，所以实践教学体系也应最大程度地体现各校特色。但实际教学中，大部分高校的实践教学体系千篇一律，仍将研究型人才作为培养目标。这既未充分认识各校不同的需求和特征，也没有重点突出地方本科院校培养应用型、实用型人才为主的教学理念，从而导致学生理论知识理解不深入且实践能力也不强。另外，实践监督机制不完善，导致考核和评价工作未落实到位，既影响教学质量，也不利于学生实践能力的提高。

2.2 创新能力弱化，专业课程知识过于陈旧

新工科建设关键在“新”，而传统机械专业教学以现有技术为基础，内容大部分都是冷加工、热加工及现代加工技术的教学与培训，这显然与复合型工科人才需求脱节。同时教学实验项目注重独立性，但其涉及的知识点单一浅薄、关联性较低，学生综合应用能力明显不足。尤其是校园实践实训和毕业实习没有明确区分，学生也没有能力承担创新性实验项目。其次，学校设置的验证性实验内容过多，且大部分都是验证理论知识和教学内容，未注重培养学生解决高难度工程问题的能力，导致实践教学内容缺乏创新性和综合性，无法激发学习的主观能动性。以毕业设计与课程设计为例，大部分高校形式化严重，要求排版突出整齐特征，导致学生的设计作品出现套模板现象，不仅未融入自己的想法，还毫无新意[4]。虽然表面上整齐划一，但对学生自主学习意识和创新思维能力的发展没有任何益处。同时，过于注重设计格式而忽视结果的合理性，导致学生对设计内涵形成错误认知，也未深入理解设计意义。

2.3 实践师资不足，教师实践水平有待提升

机械专业发展在新工科背景下呈弱化趋势，其原因之一是实践教学师资力量不足。现有教师虽然专业知识丰厚，但对市场需求和形势了解不够，既具备一定工程背景又拥有高超学术水平的“双师型”教师更是少之又少，这直接影响了实践教学的水平和质量，也对学生实践和创新能力的发展形成制约。其次，机械专业教育工作具有繁琐性和复杂性的特征，且涉及领域十分广泛，所以师资力量的建设效果对学生综合能力的发展也有一定影响。因此，高校不仅要完善教师能力考核机制，更重要的是对教师能力进行整体评价，对实践考核结果引起高度关注[5]。然而，某些高校忽视教师实践能力培养，教师仍沿用传统教学模式，相对实践要求较高的机械专业，教师短板的代际传播将直接影响学生学习质量。另外，现代工业使用的机械技术更新迭代速度十分惊人，教师如果不注重自我提升，那今后的人才培养也会进入单一同质的恶性循环之中。

2.4 实践平台欠缺，开放性教学有待深化

机械专业人才培养应以强化基础专业知识，提升综合素质，培养创新开放思维为目标。因此，实践平台建设对学生来说至关重要，第一课堂与第二课堂的良性互动也离不开实验室这一中介。高校机械专业都配套建设有较齐全的实验室，除满足日常实验教学外还能支持师生进行科研。然而，有些学校实验室的配套水平很高但开发率却十分低，仅限于教学使用，实验室开放制度欠缺[6]。这会抑制学生自主探索、创新能力的发展，导致学生固化专业知识、缺少感性认知；同时教师也很难在教学中将先进的学科知识、研究成果等与教学环节有机结合。

3 新工科视域下机械专业发展建议

3.1 提升实践教学比重，优化实践教学体系

要想达到实践教学创新发展目标，应先从市场就业需求入手，提升实践教学环节在整体教学中的比重。除要求学生掌握机械专业理论知识，还要将培养实操能力和创新能力放在重要位置，并形成以综合实践能力与科技创新能力相融的多方位、开放式实践教学体系。其次，实习教育模式的完善与创新也十分重要，加强学生实习全过程的管理和监督，可对学生就业、实践能力提升起到关键作用。再次，当代大学生基本都从基础教育进入大学校园，实践机会和经验极度缺乏，所以高校应提供更多的实践和实习平台，让学生单独或与同学合作完成设计与制作。同时，机械装置的设计与制作不要过于重视结果，要注重对创新设计过程进行整体评价。平时还可开展机械类创新制作大赛，不仅能提升更多学生对专业的探究欲望，还能提高他们的动手和思维创新能力。如在机器或零部件拆装和测绘实训中，要摒弃传统教学法（让学生机械式重复测量），针对此时大部分学生已修完专业基础课和部分专业课，但对理论知识内涵理解不透彻且难以和实物对上的情况，教师要着重讲解机器工作原理、细化机械部件，这样加深学生认知，对掌握机械专业知识和技能大有裨益。

3.2 加强内涵建设，革新实践考核评价体系

为进一步提升学生的实践和创新能力，应革新教学方法、观念和内容，加强实践教学和实际生产的有效衔接。关于实践教学内容，应降低演示性、验证性实验比例，提升设计性和创新性实验比例，注重激发与培养学生兴趣。从项目任务入手，进一步提升学生参与实践活动的探究欲、主动性。通过强化综合课程设计的工程应用背景，严格按照国家虚拟仿真实验室教学项目建设要求对其进行完善与优化，让每个学生都有机会参与实验室创新实践活动。其次，要将工程实践和创新能力融入人才培养全过程，向低年级逐步、持续延伸专业教育和工程实践，并在课程考核中实行项目化和模块化实践教学考核机制，为实践教学的顺利开展提供保障。要促使学生从被动转为主动学习，并在实践课程课堂教学中凸显其主体位置，在小组合作中形成竞争及协作共赢关系，从而培养学生的团结合作精神、工匠精神及竞争意识。另外，为了完成实训活动目标，在线上教学时教师要提前告知学生知识链接，及时发布实训任务和要求，尤其是虚拟仿真视频。线上学习能让学生突破时空反复观看学习，帮助学生加深理解，提升学习效果。

3.3 发挥校企合作优势，构建实践育人平台

学生实践教学工作的顺利开展离不开校企资源的整合。校企应充分发挥协调育人优势，整合校内外资源，共同加强实践教学基地建设，从而为学生打造出实践、实习、实训的良好环境和平台。社会经济的高速发展，使机械专业和其他相关专业交融发展，增进了相互的渗透程度。为实现学生更好的发展，高校应针对学生实验、实训和实习需求，优化实践教学平台，建设出符合学校发展要求的实践教学环境，优化实践教学课程，全面整合各专业教育教学资源优势，以达到人才培养目标。如今，机械专业十分重视学生实践能力的培养，所以实验室建设应突出开放式特征，多提供实验机会。只有亲身实践，学生才能发现自身不足并不断完善。由此可见，高校实践教学平台的建立和完善，不仅是为了满足新工科发展和建设理念的需求，更重要的是达到顺应社会经济发展要求。

3.4 提升实践教学能力，打造优质师资团队

教师是学生成长和发展道路上不可或缺的重要引领人，是实践教学中的指导者和纠正者。因此，教师要主动提升自身专业知识和实践能力，只有打造出高水平教师团队，才能有效提升教学质量和效果，达到实践教学要求，并在新工科建设环境下为高等教育的可持续性发展提供有力保障。一方面，高校应加强教师教学能力培训，在校企合作基础上邀请企业专家开展实践能力培训；另一方面，教师在深入企业陪同学生实习时，要虚心向企业人员请教问题，牢固掌握专业知识和实践技能，丰富教学经验。这样教师才能更好地开展教育实践活动，并在提高学生创新思维和解决问题能力的基础上，帮助他们在未来岗位中提升社会竞争力。

3.5 加强基础建设，实施OBE 理念教学

OBE 理念主要是指从成果入手导向教育，将学生放在实践教学主体位置，以保证学生在学习中积累更多能对未来工作有用的实践经验。因此，高校要进一步探索以学生为主体以及以学生能力培养为导向的实践教学理念、方法和手段。通过促进工程教育和产业互融发展，使本科教育质量显著提升。同时在工程生产实践中渗透机械专业知识，在课堂教学中融入工程实际生产内容，发挥典型工程案例作用，为学生深入讲解理论知识和工程管理方案，确保学生将掌握的专业知识和技能融入工程实物产品及工程模型。另外，根据实践教学需求，建立全方位、多角度的评价方法。高校应建立社会实践创新学分体制机制，鼓励师生参与项目研究，为学生论文发表、专利申请、参与省级以上学科竞赛等提供支持。在实验课成绩方面，不仅要注重结果更要关注学生实验过程。实验课成绩需由实验预习、实验过程及实验报告、反思总结等整体评价组成。在毕业论文及课程设计方面，要实行多样化改革， 鼓励学生参与双创项目、科技创新等各种实践活动，为课程设计与毕业论文内容的深化奠定基础保障。

4 结语

百年大计，教育为本。我国经济社会的可持续发展离不开人才的支撑，国家工业水平和综合国力的提升更离不开机械专业人才的支持。本研究对新工科视域下机械专业教育教学进行了深入剖析。今后，教学工作要继续深化体制改革，完善协同育人体制机制，建立以学校为主体的多方位师资立方体，形成可复制可推广的机械专业育人模式，为国家高技能人才队伍建设打下坚实基础。